NL8703119A - ELEMENT FOR APPLICATION IN AN ELECTRICAL CIRCUIT. - Google Patents

ELEMENT FOR APPLICATION IN AN ELECTRICAL CIRCUIT. Download PDF

Info

Publication number
NL8703119A
NL8703119A NL8703119A NL8703119A NL8703119A NL 8703119 A NL8703119 A NL 8703119A NL 8703119 A NL8703119 A NL 8703119A NL 8703119 A NL8703119 A NL 8703119A NL 8703119 A NL8703119 A NL 8703119A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
channel
layer
element according
gate electrode
semiconductor material
Prior art date
Application number
NL8703119A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Philips Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Nv filed Critical Philips Nv
Priority to NL8703119A priority Critical patent/NL8703119A/en
Priority to EP88202937A priority patent/EP0324999A3/en
Priority to KR88017001A priority patent/KR970008454B1/en
Priority to CN88109179A priority patent/CN1033908A/en
Priority to US07/288,063 priority patent/US4996570A/en
Priority to JP63323778A priority patent/JPH07109884B2/en
Publication of NL8703119A publication Critical patent/NL8703119A/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0657—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42372—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
    • H01L29/4238—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the surface lay-out
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66446—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET]
    • H01L29/66469—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET] with one- or zero-dimensional channel, e.g. quantum wire field-effect transistors, in-plane gate transistors [IPG], single electron transistors [SET], Coulomb blockade transistors, striped channel transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/775—Field effect transistors with one dimensional charge carrier gas channel, e.g. quantum wire FET
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)

Description

4 PHN 12.380 1 / > N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken.4 PHN 12,380 1 /> N.V. Philips' Incandescent lamp factories.

"Element voor toepassing in een elektrische schakeling.""Element for use in an electrical circuit."

De uitvinding heeft betrekking op een element voor toepassing in een elektrische schakeling, omvattende een laag of lagenstruktuur waarin een meer-dimensionaal ladingsdragergas gevormd kan worden en waarin zich twee gebieden bevinden die door een kanaal met 5 elkaar in verbinding staan voor transport van ladingsdragers.The invention relates to an element for use in an electrical circuit, comprising a layer or layer structure in which a multi-dimensional charge carrier gas can be formed and in which there are two regions which are connected by a channel to each other for the transport of charge carriers.

Onder een meer-dimensionaal ladingsdragergas wordt een drie- of twee-dimensionaal gas verstaan. Een ladingsdragergas van de laatste soort bevindt zich bijvoorbeeld nabij een hetero-overgang tussen een gedoteerde halfgeleiderlaag met een relatief grote bandafstand en 10 een intrinsieke halfgeleiderlaag met een relatief kleine bandafstand, waarbij de geleidingsbandkant in het laatstgenoemde halfgeleidermateriaal energetisch lager ligt dan in het eerstgenoemde materiaal. Doordat in het halfgeleidermateriaal met de relatief kleine bandafstand op geringe afstand van de overgang een energieminimum 15 optreedt, ontstaat door transport van elektronen vanuit het materiaal met de relatief grote bandafstand, nabij de hetero-overgang een elektronenwolk van zeer geringe dikte, dus praktisch twee-dimensionaal.A multi-dimensional charge carrier gas is understood to be a three- or two-dimensional gas. For example, a charge carrier gas of the latter type is located near a hetero junction between a doped semiconductor layer having a relatively large band gap and an intrinsic semiconductor layer with a relatively small band gap, the conductor band side in the latter semiconductor material being energetically lower than in the former material. Because an energy minimum 15 occurs in the semiconductor material with the relatively small band gap at a short distance from the transition, an electron cloud of very small thickness, i.e. practically two-, is created by transporting electrons from the material with the relatively large band gap, near the hetero transition. dimensional.

De daarin aanwezige elektronen hebben een sterk verhoogde beweeglijkheid, als gevolg van hun ruimtelijke scheiding van de 20 donorionen waarvan zij afkomstig zijn.The electrons contained therein have a greatly increased mobility, due to their spatial separation of the 20 donor ions from which they originate.

Een element van de in de aanhef genoemde soort is in de vorm van een HEMT (High Electron Mobility Transistor) bekend uit het boek van Nishizawa "Semiconductor Technologies", Tokyo 1982 p.258-271.An element of the type mentioned in the opening paragraph is in the form of a HEMT (High Electron Mobility Transistor) known from the book by Nishizawa "Semiconductor Technologies", Tokyo 1982 p.258-271.

De HEMT is in essentie een veldeffecttransistor waarin de geleiding in 25 een praktisch twee-dimensionaal elektronengas plaatsvindt. Door de verhoogde mobiliteit in het elektronengas kan met de HEMT een hoge schakelsnelheid worden bereikt. De transistor wordt normaliter bij een zodanige temperatuur bedreven dat het elektronengas niet volledig ontaard is. De afmetingen van de HEMT zijn gebruikelijk voor andere, 30 meer conventionele typen transistoren.The HEMT is essentially a field effect transistor in which the conduction takes place in a practically two-dimensional electron gas. Due to the increased mobility in the electron gas, a high switching speed can be achieved with the HEMT. The transistor is normally operated at such a temperature that the electron gas is not completely degenerate. The dimensions of the HEMT are common for other more conventional types of transistors.

In praktisch alle elementen voor toepassing in elektrische schakelingen, in het vervolg kortweg elektrische elementen .8703119 Λ ie ΡΗΝ 12.380 2 genoemd, treden afwijkingen in de elektrische eigenschappen van het element op. Deze afwijkingen kunnen het gevolg zijn van spreidingen in hun vervaardigingsstappen. Hierdoor wijken de elektrische eigenschappen van de gerede produkten praktisch altijd meer of minder af van de 5 beoogde waarden. Bovendien zijn veel elektrische elementen tijdens gebruik onderhevig aan verouderingsprocessen waardoor hun elektrische eigenschappen veranderen.In virtually all elements for use in electrical circuits, hereinafter referred to simply as electrical elements. 8703119 Λ ie ΡΗΝ 12.380 2, deviations in the electrical properties of the element occur. These deviations can result from spreads in their manufacturing steps. As a result, the electrical properties of the finished products practically always deviate more or less from the intended values. In addition, many electrical elements are subject to aging processes during use, which changes their electrical properties.

Daarnaast kunnen afwijkingen worden veroorzaakt door veranderingen in de omgeving waarin het element wordt toegepast, zoals 10 bijvoorbeeld veranderingen in de omgevingstemperatuur. Zó heeft bijvoorbeeld de temperatuurcoefficient van de soortelijke weerstand van de meeste materialen een van nul verschillende waarde, waardoor veel elementen alleen al op grond hiervan in meer of mindere mate temperatuur-gevoelig zijn.In addition, deviations can be caused by changes in the environment in which the element is used, such as, for example, changes in the ambient temperature. For example, the temperature coefficient of the resistivity of most materials has a value that is different from zero, so that many elements are temperature-sensitive to a greater or lesser degree for this reason alone.

15 Met de uitvinding wordt beoogd in een elektrisch element te voorzien waarvan de elektrische eigenschappen althans nagenoeg onafhankelijk zijn van spreidingen in de fabricage en van de omgeving, in het bijzonder de omgevingstemperatuur.The object of the invention is to provide an electrical element, the electrical properties of which are at least substantially independent of dispersions in the manufacture and of the environment, in particular the ambient temperature.

Een element van de in de aanhef genoemde soort heeft 20 volgens de uitvinding als kenmerk dat het kanaal een lengte en breedte heeft die beide van dezelfde orde van grootte zijn als de golflengte van de ladingsdragers aan het Fermi-niveau, waardoor bij een zodanige temperatuur dat het ladingsdragergas althans nagenoeg volledig ontaard is, quantisatie van de conductantie van het kanaal optreedt. In het 25 navolgende zal, tenzij anders vermeld, onder de conductantie (i.e. het reciproke van de weerstand) van het element de conductantie van het kanaal worden verstaan.According to the invention, an element of the type mentioned in the preamble has the feature that the channel has a length and width which are both of the same order of magnitude as the wavelength of the charge carriers at the Fermi level, so that at such a temperature that the charge carrier gas is at least almost completely degenerate, quantization of the conductance of the channel occurs. In the following, unless stated otherwise, the conductance (ie the reciprocal of the resistance) of the element will be understood to mean the conductance of the channel.

üit experimenten is verrassenderwijs gebleken dat de conductantie door het kanaal stapsgewijs verandert met de breedte van 30 het kanaal. De hoogte van de stappen blijkt uitsluitend afhankelijk van universele natuurconstanten. Spreidingen in het fabricageproces en veranderingen in de omgevingstemperatuur blijken althans nagenoeg geen invloed op de hoogte van de stappen te hebben. Vermoed wordt dat bij de hierboven genoemde afmetingen de elektrische eigenschappen door quantum-35 mechanische effecten beheerst worden, waardoor het transport van ladingsdragers door het kanaal van het ene gebied naar het andere gebied slechts via een gequantiseerde conductantie plaats kan vinden. De .8703119 ΡΗΝ 12.380 3 η grootte van de stappen is onafhankelijk van de specifieke configuratie en samenstelling van het element en van zijn omgevingsparameters, zoals bijvoorbeeld zijn omgevingstemperatuur.From experiments it has surprisingly been found that the conductance through the channel changes stepwise with the width of the channel. The height of the steps appears to depend exclusively on universal nature constants. Spreads in the manufacturing process and changes in the ambient temperature appear to have virtually no influence on the height of the steps. It is presumed that at the above-mentioned dimensions the electrical properties are controlled by quantum mechanical effects, so that the transport of charge carriers through the channel from one area to another area can only take place via a quantized conductance. The .8703119 ΡΗΝ 12.380 3 η size of the steps is independent of the specific configuration and composition of the element and its environmental parameters, such as its ambient temperature.

Het zij hier opgemerkt dat weliswaar metingen zijn 5 verricht aan een element van de in de aanhef genoemde soort, waarbij het kanaal een breedte had vergelijkbaar met de breedte van het kanaal volgens de onderhavige uitvinding maar waarbij het kanaal een lengte had die groter was dan de gemiddelde vrije weglengte van de ladingsdragers.It should be noted here that although measurements were made on an element of the type mentioned in the preamble, the channel having a width comparable to the width of the channel according to the present invention, but the channel having a length greater than the mean free path of the load carriers.

Bij deze metingen traden evenwel de beschreven verschijnselen niet op.However, the phenomena described did not occur with these measurements.

10 Vermoed wordt dat dit veroorzaakt wordt door verstrooiing in het kanaal. Bovendien treden bij lange kanalen vaak variaties in de breedte op die het hierboven beschreven effect wellicht onderdrukken.10 It is suspected that this is caused by scattering in the channel. In addition, long channels often experience width variations that may suppress the effect described above.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden en een bijbehorende schematische 15 tekening. In de tekening tonen :The invention will now be further elucidated on the basis of a few exemplary embodiments and an accompanying schematic drawing. Show in the drawing:

Fig. 1A en 1B in bovenaanzicht respectievelijk doorsnede volgens de lijn B-B van een eerste uitvoeringsvorm van het element volgens de uitvinding;Fig. 1A and 1B in plan view and section along line B-B of a first embodiment of the element according to the invention;

Fig. 2 een doorsnede volgens de lijn II-II ter hoogte van 20 het elektronengas in de eerste uitvoeringsvorm.Fig. 2 is a sectional view taken on the line II-II at the level of the electron gas in the first embodiment.

Fig. 3A en 3B de weerstand respectievelijk de conductantie van het element als functie van de aan de poortelektrode aangelegde spanning;Fig. 3A and 3B show the resistance and the conductance of the element as a function of the voltage applied to the gate electrode;

Fig. 4 en 5 een weergave van de Fermi-cirkel in een twee-25 dimensionale k-ruimte bij een verschillende waarden van de breedte van het kanaal;Fig. 4 and 5 a representation of the Fermi circle in a two-dimensional k-space at different values of the width of the channel;

Fig. 6k en 6B in bovenaanzicht respectievelijk doorsnede volgens de lijn B-B een tweede uitvoeringsvorm van het element volgens de uitvinding; 30 Fig. 7A en 7B in bovenaanzicht respectievelijk doorsnede volgens de lijn B-B een derde uitvoeringsvorm van het element volgens de uitvinding;Fig. 6k and 6B in plan view and section along line B-B, a second embodiment of the element according to the invention; FIG. 7A and 7B in plan view and section along line B-B, a third embodiment of the element according to the invention;

Fig. 8 en 9 in bovenaanzicht respectievelijk doorsnede volgens de lijn IX-IX een vierde uitvoeringsvorm van het element 35 volgens de uitvinding;Fig. 8 and 9 in plan view and section along line IX-IX, a fourth embodiment of the element 35 according to the invention;

Fig. 10 en 11 een toepassing van het element volgens de uitvinding in een brug van Wheatstone.Fig. 10 and 11 show an application of the element according to the invention in a Wheatstone bridge.

. 8703 1 1 9 « 9 PHN 12.380 4. 8703 1 1 9 «9 PHN 12,380 4

De figuren zijn schematisch en niet op schaal getekend.The figures are schematic and not drawn to scale.

Met name zijn terwille van de duidelijkheid sommige dimensies sterk overdreven. Overeenkomstige delen zijn over het algemeen met eenzelfde verwijzingscijfer aangeduid.In particular, for the sake of clarity, some dimensions have been greatly exaggerated. Corresponding parts are generally designated by the same reference numerals.

5 Figuur 1A en 1B tonen een eerste uitvoeringsvorm van het element volgens de uitvinding. Het element omvat een halfgeleidersubstraat 1 van half-isolerend GaAs. Op het substraat is een lagenstruktuur aangebracht in de vorm van een mesa 2. De lagenstruktuur omvat een ongedoteerde halfgeleiderlaag 3 van een eerste 10 halfgeleidermateriaal, in dit geval een ongeveer 1 pm intrinsieke GaAs-laag. Op de laag 3 is een gedoteerde halfgeleiderlaag 4 van een tweede halfgeleidermateriaal, in dit voorbeeld een ongeveer 60 nm dikke laag van AlxGa.j_xAs die met silicium is verontreinigd. Een specifieke waarde voor x is bijvoorbeeld ongeveer 0,35 en een specifieke 15 concentratie van het silicium bedraagt ongeveer 10^® ionen per cm^.Figures 1A and 1B show a first embodiment of the element according to the invention. The element includes a semiconductor substrate 1 of semi-insulating GaAs. A layer structure in the form of a mesa 2 is applied to the substrate. The layer structure comprises an undoped semiconductor layer 3 of a first semiconductor material, in this case an approximately 1 µm intrinsic GaAs layer. On the layer 3 is a doped semiconductor layer 4 of a second semiconductor material, in this example an approximately 60 nm thick layer of AlxGa.j_xAs contaminated with silicon. For example, a specific value for x is about 0.35 and a specific concentration of the silicon is about 10 ^ ions per cm ^.

De laag 4 heeft een grotere bandafstand dan de laag 3. Aan een grensvlak 5 van beide lagen 3,4 wordt een praktisch twee-dimensionaal elektronengas 6 gevormd. De laag 4 kan desgewenst over zijn gehele dikte met siliciumionen zijn gedoteerd. In dit voorbeeld is de laag 4 echter 20 samengesteld uit een ongeveer 50 nm dikke gedoteerde eerste deellaag 4A en een ongeveer 10 nm dikke tweede deellaag 4B die vrij is van siliciumionen en aan de laag 3 grenst. Door de toepassing van de laag 4B wordt beoogd de invloed van de siliciumionen op de beweeglijkheid van het elektronengas 6 te reduceren. Uiteraard kan de laag 4 in plaats van 25 donoren ook acceptoren bevatten, waardoor in plaats van een elektronengas een gatengas wordt gevormd. Zoals bijvoorbeeld bij HEM-transistoren gebruikelijk is, is ter passivatie de laag 4 bedekt met een ongeveer 10 nm dikke GaAs-laag 7.The layer 4 has a greater band gap than the layer 3. A practically two-dimensional electron gas 6 is formed at an interface 5 of the two layers 3,4. The layer 4 may, if desired, be doped with silicon ions over its entire thickness. In this example, however, the layer 4 is composed of an approximately 50 nm thick doped first partial layer 4A and an approximately 10 nm thick second partial layer 4B which is free of silicon ions and is adjacent to the layer 3. The application of the layer 4B aims to reduce the influence of the silicon ions on the mobility of the electron gas 6. Of course, instead of 25 donors, the layer 4 may also contain acceptors, whereby a hole gas is formed instead of an electron gas. For example, as is usual with HEM transistors, the passive layer 4 is covered with an approximately 10 nm thick GaAs layer 7.

De mesa 2 is voorzien van twee elektrische aansluitingen 30 8,9 voor het doorvoeren van stroom door het elektronengas 6. De aansluitingen zijn vervaardigd uit een legering van goud, germanium en' nikkel. In de onderhavige uitvoeringsvorm bedraagt de afstand tussen de aansluitingen 8, 9 ongeveer 200 pm, wat een orde van grootte hoger is dan de gemiddelde vrije weglengte van circa 10 pm. De totale weerstand 35 van het element is de weerstand van het kanaal vermeerderd met een contactweerstand van de aansluitingen 8, 9 en een serieweerstand van de aan- en afvoergebieden 18, 19. De contactweerstand kan praktisch geheel .8703119 PHN 12.380 5 worden geeliaineerd door het element te voorzien van twee verdere aansluitingen 16, 17 waartussen althans nagenoeg stroomloos wordt gemeten bij de gegeven stroom tussen de aansluitingen 8,9. Door de verdere aansluitingen 16, 17 bovendien binnen een gemiddelde vrije 5 weglengte van elkaar te leggen kan de serieweerstand worden geeliaineerd, waardoor praktisch alleen de weerstand van het kanaal wordt gemeten.The mesa 2 is provided with two electrical connections 30 8.9 for the passage of current through the electron gas 6. The connections are made of an alloy of gold, germanium and nickel. In the present embodiment, the distance between the terminals 8, 9 is about 200 µm, which is an order of magnitude higher than the average free path length of about 10 µm. The total resistance 35 of the element is the resistance of the channel increased by a contact resistance of the terminals 8, 9 and a series resistance of the supply and discharge regions 18, 19. The contact resistance can be almost completely laminated .8703119 PHN 12.380 5 element with two further connections 16, 17 between which at least substantially currentless is measured at the given current between the connections 8.9. By additionally laying the further connections 16, 17 within an average free path length of each other, the series resistance can be laminated, so that practically only the resistance of the channel is measured.

Op de mesa 2 bevindt zich een poortelektrode 10 van goud, die tussen twee naar elkaar toegerichte punten 11, 12 van een 10 opening 13 is voorzien. De afstand tussen de punten 11, 12 bedraagt in het onderhavige geval ongeveer 250 nm. Opgemerkt wordt dat in de figuur de punten 11, 12 als zuivere punten zijn afgeheeld, maar dat in werkelijkheid de opening 13 een eindige lengte heeft. De poortelektrode 10 vormt met de onderliggende GaAs-laag 7 een gelijkrichtende Schottky-15 overgang. Door aan de poortelektrode 10 een negatieve potentiaal te leggen, wordt onder de poortelektrode 10 de lagenstruktuur 2 gedepleerd. Bij een voldoende negatieve spanning wordt onder de poortelektrode 10 het elektronengas 6 weggedrukt. Bij het onderhavige element blijkt dit te geschieden bij een spanning die ongeveer -0,6 V 20 bedraagt. Dit betekent dat bij deze spanning (en lagere) tussen de aansluitingen 8, 9 slechts geleiding mogelijk is door een niet gedepleerd kanaal in het depletiegebied onder de opening 13.On the mesa 2 there is a gate electrode 10 of gold, which is provided with an opening 13 between two points 11, 12 facing each other. The distance between the points 11, 12 in the present case is about 250 nm. It is noted that in the figure the points 11, 12 are offset as pure points, but in reality the opening 13 has a finite length. The gate electrode 10 forms with the underlying GaAs layer 7 a rectifying Schottky-15 transition. By applying a negative potential to the gate electrode 10, the layer structure 2 is depleted under the gate electrode 10. At a sufficiently negative voltage, the electron gas 6 is pushed away under the gate electrode 10. In the present element this appears to take place at a voltage which is approximately -0.6 V 20. This means that at this voltage (and lower) between the terminals 8,9 only conduction is possible through an undepleted channel in the depletion region below the opening 13.

In figuur 2 is een doorsnede door de mesa 2 ter hoogte van het elektronengas 6 weergegeven bij een poortspanning die lager is 25 dan -0,6 V. In de figuur geeft de onderbroken lijn een loodrechte projectie van de poortelektrode op het vlak van de doorsnede aan. De depletiegebieden 14A, 14B onder de poortelektrode 10 definiëren het kanaal 15. De twee gebieden 18, 19 van het elektronengas 6 zijn respectievelijk met de aansluitingen 8, 9 verbonden en staan via het 30 kanaal 15 met elkaar in verbinding. Het kanaal 15 heeft een breedte w en een lengte 1. Om het element te bedrijven wordt het elektronengas in eén althans nagenoeg volledig ontaarde toestand gebracht door het element af te koelen tot een temperatuur van bijvoorbeeld ongeveer 1,4 K. Door de spanning op de poortelektrode 10 te variëren worden de depletiegebieden 35 14A, 14B gemoduleerd waardoor de breedte w kan worden geregeld. Metingen waarbij de spanning op de poortelektrode continu wordt verlaagd vanaf -0,6 V tot ongeveer -2 V tonen aan dat de elektrische conductantie van .8703119 * PHN 12.380 6 het kanaal stapsgewijs toeneemt. In figuur 3A is de weerstand van het kanaal als functie van de op de poortelektrode 10 aangelegde spanning uitgezet. Uit deze figuur blijkt dat de weerstand stapsgewijs afneemt als de poortspanning wordt vergroot van ongeveer -2 V tot ongeveer -1 5 V. Dit traject is in figuur 3B uitgelicht waarin de conductantie van het kanaal als functie van de aan de poortelektrode gelegde spanning wordt weergegeven. Op de verticale as is de conductantie uitgezet in eenheden van 2e^/h, waarbij e de elementaire lading en h de constante van Planck. Uit de figuur blijkt dat de conductantie toeneemt met constante 10 stappen ter grootte van 2e^/h met toenemende poortspanning. De grootte van de stappen is derhalve een verhouding van de universele natuurconstanten e en h en hangt niet af van specifieke parameters van het element. Dit maakt het element bijvoorbeeld uitermate geschikt als referentieweerstand voor toepassing in bijvoorbeeld een spanningsdeler. 15 Het waargenomen effect kan verklaard worden door aan te nemen dat bij de genoemde afmetingen en omstandigheden waarbij het element wordt bedreven, de conductantie door het kanaal beheerst wordt door quantum-mechanische effecten. Bij grote breedte w van het kanaal 15 gedraagt het elektronengas zich klassiek, waarbij de elektronen onder 20 alle richtingen het kanaal kunnen passeren. In afwezigheid van verstrooiing anders dan spiegelende verstrooiing aan de wanden van het kanaal, zal de weerstand van het kanaal uitsluitend worden bepaald door de beperkte breedte w daarvan. Wanneer echter de breedte w van de zelfde orde van grootte als de golflengte λ van de elektronen is, zijn 25 uitsluitend richtingen toegestaan waarbij de transversale component van de halve golflengte een geheel aantal malen in het kanaal past, i.e. w= η.λ/2, met n een geheel getal. In termen van golfvectoren k=2ïï/X leidt dit tot de volgende voorwaarde voor de transversale component ky van de golfvector : 30 ky= +nir/w (1)Figure 2 shows a cross section through the mesa 2 at the electron gas 6 at a gate voltage lower than -0.6 V. In the figure the broken line shows a perpendicular projection of the gate electrode in the plane of the cross section On. The depletion regions 14A, 14B below the gate electrode 10 define the channel 15. The two regions 18, 19 of the electron gas 6 are respectively connected to the terminals 8, 9 and are connected through the channel 15. The channel 15 has a width w and a length 1. In order to operate the element, the electron gas is brought into an at least almost completely degenerated state by cooling the element to a temperature of, for example, approximately 1.4 K. Due to the voltage on the To vary gate electrode 10, the depletion regions 35 14A, 14B are modulated allowing the width w to be controlled. Measurements in which the voltage on the gate electrode is continuously decreased from -0.6 V to approximately -2 V show that the electrical conductance of the .8703119 * PHN 12.380 6 channel increases step by step. In Figure 3A the resistance of the channel is plotted as a function of the voltage applied to the gate electrode 10. This figure shows that the resistance decreases in steps as the gate voltage is increased from about -2 V to about -1 5 V. This range is illustrated in Figure 3B showing the conductance of the channel as a function of the voltage applied to the gate electrode. . On the vertical axis, the conductance is plotted in units of 2e ^ / h, where e is the elementary charge and h is Planck's constant. It can be seen from the figure that the conductance increases with constant 10 steps of the size 2 / h with increasing gate voltage. The magnitude of the steps is therefore a ratio of the universal nature constants e and h and does not depend on specific parameters of the element. This makes the element, for example, extremely suitable as a reference resistor for use in, for example, a voltage divider. The observed effect can be explained by assuming that at the stated dimensions and conditions in which the element is operated, the conductance through the channel is controlled by quantum mechanical effects. At large width w of the channel 15, the electron gas behaves classically, whereby the electrons can pass through the channel under all directions. In the absence of scattering other than specular scattering on the walls of the channel, the resistance of the channel will be determined only by its limited width w. However, if the width w is of the same order of magnitude as the wavelength λ of the electrons, only directions are allowed in which the transverse component of the half-wavelength fits a whole number of times in the channel, ie w = η.λ / 2 , with n an integer. In terms of wave vectors k = 2ï / X, this leads to the following condition for the transverse component ky of the wave vector: 30 ky = + nir / w (1)

Omdat het elektronengas ontaard is, heeft ieder elektron een golfvector die binnen of op de Fermi-cirkel ligt. De Fermi-cirkel is in figuur 4 schematisch in de twee-dimensionale k-ruimte weergegeven, waarbij de horizontale lijnen toegestane waarden voor ky en kx geven bij een 35 bepaalde waarde van de breedte w. De opsplitsing tussen de lijnen heeft volgens vgl (1) een grootte π/w, en wordt derhalve kleiner naarmate w groter wordt om uiteindelijk in een continuum te resulteren voor het . 8703113 * PHN 12.380 7 klassieke geval. In de figuur zijn ter illustratie een aantal k-vectoren (toestanden) getekend, waarvan de transversale component voldoet aan de bovengenoemde relatie. Om de totale conductantie te bepalen moet worden geïntegreerd over alle lijnen die binnen de Fermi-cirkel vallen. Voor 5 het uitvoeren van een berekening kan bijvoorbeeld worden uitgegaan van de vgl voor een puntcontact bij ballistisch transport in een tweedimensionaal elektronengas : G = 2e2/h .kpW/ir (2)Because the electron gas has degenerated, each electron has a wave vector that lies within or on the Fermi circle. The Fermi circle is schematically shown in the two-dimensional k-space in figure 4, the horizontal lines giving permitted values for ky and kx at a given value of the width w. The split between the lines has a size π / w according to cf (1), and therefore decreases as w increases to ultimately result in a continuum for it. 8703113 * PHN 12,380 7 classic case. In the figure, a number of k-vectors (states) are shown by way of illustration, the transverse component of which satisfies the above-mentioned relationship. To determine the total conductance, it must be integrated across all lines that fall within the Fermi circle. For the purpose of performing a calculation, it is possible to start from the cf. for a point contact for ballistic transport in a two-dimensional electron gas: G = 2e2 / h .kpW / ir (2)

Deze vergelijking is een twee-dimensionaal analogon van vergelijking 10 (2) uit een artikel *A Possible Method For Studying Fermi Surfaces* van Yu. V. Sharvin, gepubliceerd in Sov. Phys. JETP 21, 655(1965). Bij de gegeven kleine breedte w van het kanaal, wordt vergelijking (1) alsvolgt herschreven : G = e2N0wh/4im. <|kxl> (3) 15 De haakjes geven een gemiddelde aan van de absolute waarde van de longitudinale component kx van de golfvector k over alle richtingen over de Fermi-cirkel. ÜQ is gelijk aan 4ïïm/h2 en is de toestandsdichtheid in het twee-dimensionale elektronengas. Het gemiddelde wordt berekend over de golfvectoren met een lengte kF 20 waarvan de transversale component ky een discrete waarde heeft die voldoet aan ky = +nir/w, met n = 1, 2, ...etc. Voor de gemiddelde waarde van de longitudinale component kx van de golfvector kan geschreven worden: 25 <ikxl>= 1/2ikFJd2k |kxl.ö(k-kF).2ïï/w E6(ky-nïï/w) (4)This equation is a two-dimensional analog of Equation 10 (2) from an article * A Possible Method For Studying Fermi Surfaces * by Yu. V. Sharvin, published in Sov. Phys. JETP 21, 655 (1965). At the given small width w of the channel, equation (1) is rewritten as follows: G = e2N0wh / 4im. <| kxl> (3) The brackets indicate an average of the absolute value of the longitudinal component kx of the wave vector k over all directions over the Fermi circle. ÜQ is equal to 4 µm / h2 and is the state density in the two-dimensional electron gas. The average is calculated over the wave vectors of length kF 20 of which the transverse component ky has a discrete value satisfying ky = + nir / w, with n = 1, 2, ... etc. For the average value of the longitudinal component kx of the wave vector it can be written: 25 <ikxl> = 1 / 2ikFJd2k | kxl.ö (k-kF) .2ïï / w E6 (ky-nïï / w) (4)

Door de integratie uit te voeren en in vergelijking (3) te substitueren, wordt de volgende vergelijking verkregen: C = ?c 2e2/h (5) 30 Waarin Nc hetngiootste gehele getal is dat kleiner is dan kFw/ir. In figuur 4 correspondeert Nc met het aantal paren horizontale lijnen die binnen de cirkel vallen. Uit vergelijking (4) volgt dat de conductantie stapsgewijs toeneemt met stappen 2e2/h, naarmate Nc toeneemt als gevolg van een toename van w. In figuur 4 is dit in te zien doordat als 35 w toeneemt de opsplitsing tussen de lijnen afneemt, waardoor meer lijnen binnen de cirkel zullen vallen. In figuur 5 is dit bijvoorbeeld aangegeven voor een verdubbeling van de breedte w van het kanaal ten 87031 19 PHN 12.380 8 opzichte van het geval van figuur 4. Dit is in overeenstemming met de uitgevoerde experimenten.By performing the integration and substituting in equation (3), the following equation is obtained: C =? C 2e2 / h (5) 30 Where Nc is the most subtle integer less than kFw / ir. In Figure 4, Nc corresponds to the number of pairs of horizontal lines that fall within the circle. From equation (4) it follows that the conductance increases stepwise with steps 2e2 / h, as Nc increases due to an increase of w. This can be seen in figure 4 because as 35 w increases, the split between the lines decreases, so that more lines will fall within the circle. For example, in Figure 5 this is indicated for doubling the width w of the channel at 87031 19 PHN 12.380 8 relative to the case of Figure 4. This is in accordance with the experiments performed.

Bij een eindige temperatuur hebben de elektronen een zekere hoeveelheid thermische energie. Net de opsplitsing van de 5 toegestane saarden voor ky, correspondeert een energetische opsplitsing. Zoals reeds is opgemerkt neemt de opsplitsing tussen toegestane waarden van ky af naarmate de breedte w van het kanaal toeneemt. Indien bij een zekere breedte w van het kanaal de energetische opsplitsing van dezelfde orde van grootte wordt als de thermische 10 energie, vervaagt het onderscheid tussen de verschillende toegestane waarden van ky. De stapsgewijze opbouw in de conductantie zal dan ook bij grotere waarden van de breedte w verdwijnen. Dit is te zien in figuur 3B, waarin 11 stappen zichtbaar waarna de weerstand gelijkmatig daalt.At a finite temperature, the electrons have a certain amount of thermal energy. Just the breakdown of the 5 permissible standards for ky corresponds to an energetic breakdown. As already noted, the split between allowable values of ky decreases as the width w of the channel increases. If at a certain width w of the channel the energetic splitting becomes of the same order of magnitude as the thermal energy, the distinction between the different permitted values of ky becomes blurred. The stepwise build-up in the conductance will therefore disappear with larger values of the width w. This can be seen in figure 3B, in which 11 steps are visible after which the resistance decreases evenly.

15 De inrichting kan met behulp van op zichzelf bekende technieken worden vervaardigd. Met behulp van MBE (molecular beam epitaxy) wordt op het GaAs-substraat 1 de lagenstruktuur epitaxiaal gegroeid. De lagenstruktuur wordt bedekt met een fotogevoelige laag die door belichten en etsen in patroon wordt gebracht met openingen ter 20 plaatse van de aan te brengen aansluitingen 8, 9, 16, 17. Vervolgens wordt het geheel bedekt met achtereenvolgens een metaallaag van een legering van Ni, Ge en Au en een metaallaag van een legering van Ti, Pt en Au. Zoals gebruikelijk in lift-off processen wordt vervolgens defotogevoelige laag te zamen met het daarop liggende deel van de 25 metaallagen verwijderd. Het geheel wordt daarna onderworpen aan een warmtebehandeling bij ongeveer 400 °C, waardoor de metaallagen ter plaatse van de aansluitingen in de lagenstruktuur inlegeren. Vervolgens wordt een etsmasker aangebracht en met een geschikt etsmiddel, bijvoorbeeld een mengsel van waterstofperoxide, zwavelzuur en 30 water in en verhouding van ongeveer 1:4:20, de mesa 2 gevormd. Over het geheel wordt een ongeveer 1 nm dikke NiCr-laag aangebracht, die vervolgens wordt bedekt met een 200 nm dikke Au-laag. Eveneens met behulp van een lift-off proces wordt de poortaansluiting 10A aangebracht, die een ongeveer 1 nm dikke NiCr-laag en een daarop 35 liggende 20 nm dikke Au-laag omvat. De NiCr-laag dient ter verbetering van de hechting van de Au-laag. Met een optische techniek kan het brede gedeelte van de poortelektrode 10, van bijvoorbeeld zuiver Au, worden .8703119 % PHN 12.380 9 aangebracht. Teneinde ook op de zijwanden van de mesa 2 een goede stapbedekking te verkrijgen, wordt de Au-laag bij voorkeur onder een hoek opgedampt. De punten 11, 12 van de poortelektrode 10 worden in een afzonderlijke elektro-lithografische stap aangebracht. Daartoe wordt 5 het geheel bedekt met een elektronen-gevoelige laag. Vervolgens wordt met een elektronenbundel het patroon van de punt op direkte wijze in de elektronen-gevoelige laag geschreven. Na ontwikkeling, wordt op de elektronengevoelige laag een ongeveer 20 nm dikke goudlaag opgedampt, die vervolgens te zamen met de elektronen-gevoelige laag wordt 10 verwijderd, waarbij ter plaatse van de punten 11, 12 de laag op de mesa 2 achterblijft.The device can be manufactured using techniques known per se. The layer structure is grown epitaxially on the GaAs substrate 1 with the aid of MBE (molecular beam epitaxy). The layer structure is covered with a photosensitive layer which is patterned by exposure and etching with openings at the locations of the terminals 8, 9, 16, 17 to be applied. Then the whole is covered successively with a metal layer of an alloy of Ni , Ge and Au and a metal layer of an alloy of Ti, Pt and Au. As usual in lift-off processes, the photosensitive layer is subsequently removed together with the part of the metal layers lying thereon. The whole is then subjected to a heat treatment at about 400 ° C, whereby the metal layers inlay in the layer structure at the location of the connections. An etching mask is then applied and the mesa 2 is formed with a suitable etchant, for example a mixture of hydrogen peroxide, sulfuric acid and water in a ratio of about 1: 4: 20. On the whole an approximately 1 nm thick NiCr layer is applied, which is then covered with a 200 nm thick Au layer. Also, using a lift-off process, the gate terminal 10A is applied, which includes an approximately 1 nm thick NiCr layer and a 20 nm thick Au layer thereon. The NiCr layer serves to improve the adhesion of the Au layer. Using an optical technique, the wide portion of the gate electrode 10, for example of pure Au, can be applied. 8703 119% PHN 12,380 9. In order to obtain good step coverage on the side walls of the mesa 2 as well, the Au layer is preferably evaporated at an angle. The tips 11, 12 of the gate electrode 10 are applied in a separate electrolithographic step. For this purpose the whole is covered with an electron-sensitive layer. Then, with an electron beam, the pattern of the tip is written directly into the electron-sensitive layer. After development, an approximately 20 nm thick gold layer is deposited on the electron-sensitive layer, which is then removed together with the electron-sensitive layer, leaving the layer on the mesa 2 at the points 11, 12.

Een tweede uitvoeringsvorm van het element wordt in figuur 6A en 6B getoond. Het element omvat weer een half-isolerend substraat 1 waarop een lagenstruktuur 4 is gegroeid van dezelfde 15 samenstelling als bij de voorgaande uitvoeringsvorm. In de lagenstruktuur 4 is een wigvormige insnoering 25 geetst, die het kanaal 15 begrenst, In deze uitvoeringsvorm heeft het kanaal 15 een vaste breedte w, die geheel door de insnoering 25 wordt bepaald. Door meer of minder ver door te etsen kan de weerstand op een gewenste discrete 20 waarde, h/2ne , worden ingesteld. Dit element kan, zoals m een hierna volgende toepassing zal worden beschreven, bijvoorbeeld worden gebruikt als referentie-weerstand. De insnoering is weliswaar zuiver wigvormig getekend, maar dat in werkelijkheid zal de insnoering enigzins afgerond zijn. Voor de volledigheid wordt opgemerkt dat de insnoering behalve 25 door etsen ook op andere wijze kan worden gerealiseerd. Verder wordt opgemerkt dat voor de insnoering kan worden volstaan met het ter plaatse verwijderen van de gedoteerde laag 4A of slechts een deel daarvan. De insnoeringen 25 kunnen bijvoorbeeld worden verkregen door ionenimplantatie, waarbij de insnoeringen 25 niet door het verwijderen 30 van materiaal maar door het omzetten daarvan in elektrisch isolerend materiaal worden gerealiseerd.A second embodiment of the element is shown in Figures 6A and 6B. The element again comprises a semi-insulating substrate 1 on which a layer structure 4 of the same composition as in the previous embodiment has grown. In the layer structure 4, a wedge-shaped constriction 25 is etched, which delimits the channel 15. In this embodiment, the channel 15 has a fixed width w, which is entirely determined by the constriction 25. By etching more or less far, the resistance can be set to a desired discrete value, h / 2ne. As will be described in a subsequent application, this element can be used, for example, as a reference resistor. The constriction is drawn purely wedge-shaped, but in reality the constriction will be somewhat rounded. For the sake of completeness, it is noted that the constriction can be realized in other ways in addition to etching. It is further noted that for the constriction it is sufficient to remove the doped layer 4A or only a part thereof on site. The constrictions 25 can be obtained, for example, by ion implantation, the constrictions 25 being realized not by removing material, but by converting it into electrically insulating material.

De figuren 7A en 7B tonen een derde uitvoeringsvorm van het element volgens de uitvinding weer. Deze uitvoeringsvorm verschilt in hoofdzaak slechts van de voorgaande, door de aanwezigheid van 35 middelen om de dichtheid van het ladingsdragergas 6 te regelen. De middelen omvatten in deze uitvoeringsvorm de poortelektrode 26. Deze elektrode is in het onderhavige geval van het Schottky-type, maar kan .8705119 ft PHN 12.380 10 bijvoorbeeld ook door een dielektrische laag van het halfgeleiderlichaam zijn geïsoleerd.Figures 7A and 7B show a third embodiment of the element according to the invention. This embodiment differs essentially from the previous one only in that it has means to control the density of the charge carrier gas 6. The means in this embodiment include the gate electrode 26. In the present case, this electrode is of the Schottky type, but may also be insulated by a dielectric layer of the semiconductor body, for example, 8705119 ft PHN 12.380.

Door op de poortelektrode 26 een geschikte spanning te zetten, kan de elektronendichtheid in het elektronengas 6 geregeld 5 worden. Aangezien de Fermi-energie afhankelijk is van de elektronendichtheid kan daardoor de straal van de Fermi-cirkel worden gestuurd. In het onderhavige geval waarin de kanaalbreedte w constant is, is het desalniettemin mogelijk de verhouding w/λ te variëren om daarmee de weerstand van het kanaal op een gewenste waarde in te stellen. Uiteraard 10 is het mogelijk de hier beschreven regeling van de elektronendichtheid te combineren met de in het eerste uitvoeringsvoorbeeld beschreven instelbaarheid van de breedte w van het kanaal 15. Dit kan bijvoorbeeld worden verwezenlijkt door de poortelektrode 26 in het onderhavige voorbeeld tevens op de zijwanden van de insnoering aan te brengen.By applying a suitable voltage to the gate electrode 26, the electron density in the electron gas 6 can be controlled. Since the Fermi energy depends on the electron density, the radius of the Fermi circle can therefore be controlled. In the present case where the channel width w is constant, it is nevertheless possible to vary the ratio w / λ to thereby adjust the resistance of the channel to a desired value. Of course, it is possible to combine the control of the electron density described here with the adjustability of the width w of the channel 15 described in the first exemplary embodiment, which can be achieved, for example, by the gate electrode 26 in the present example also on the side walls of the constriction.

15 In figuur 8 en 9 is in bovenaanzicht respectievelijk doorsnede een vierde uitvoeringsvorm van het element volgens de uitvinding weergegeven. In de mesa 2 is weer een insnoering 25 geetst, die het kanaal 15 definieert. Ter plaatse van de insnoering 25 is dwars op de mesa 2 een smalle poortelektrode 10 aangebracht. In tegenstelling 20 tot de eerste uitvoeringsvorm kan hier de gehele poortelektrode met een optisch-lithografisch lift-off proces, worden aangebracht. De poortelektrode 10 vormt een Schottky-overgang met de mesa 2. Door op de poortelektrode een geschikte spanning te zetten, kan zijdelings het elektronengas worden gedepleerd. Door de spanning te variëren, wordt het 25 depletiegebied gemoduleerd en daarmee de breedte van het kanaal geregeld. Weliswaar wordt de lagenstruktuur ook van bovenaf gedepleerd, maar door de kleinere afstand zal de zijdelingse depletie overheersen. Desgewenst kan de tussen het gedeelte van de poortelektrode dat op het bovenvlak van de mesa ligt en de mesa een isolerende laag worden 30 aangebracht om de invloed van dit gedeelte te reduceren.Figures 8 and 9 show a top view and section, respectively, of a fourth embodiment of the element according to the invention. In the mesa 2 again a constriction 25 has been etched, which defines the channel 15. At the location of the constriction 25 a narrow gate electrode 10 is arranged transversely of the mesa 2. In contrast to the first embodiment, the entire gate electrode can be applied here with an optical lithographic lift-off process. The gate electrode 10 forms a Schottky junction with the mesa 2. By applying a suitable voltage to the gate electrode, the electron gas can be depleted sideways. Varying the voltage modulates the depletion region and thereby controls the width of the channel. Although the layer structure is also depleted from above, the lateral depletion will predominate due to the smaller distance. If desired, an insulating layer may be applied between the portion of the gate electrode that rests on the top surface of the mesa and the mesa to reduce the influence of this portion.

Zoals reeds eerder is opgemerkt, kan door de verhouding w/kF te regelen, de weerstand van het element op een bepaalde waarde worden ingesteld die alleen afhankelijk is van universele natuurconstanten. Indien bijvoorbeeld gebruik wordt gemaakt van het element in 35 de eerste uitvoeringsvorm kan door de spanning op de poortelektrode tussen ongeveer -2 V en -0,6 V te variëren, de weerstand stapsgewijs worden ingesteld op een waarde h/2e^ ~ 13 kQ en fracties 1/n met .8703113 PHN 12.380 11 n= 2,3,..10, daarvan. Door op de poortelektrode een sterk negatieve spanning te zetten, kan het kanaal geheel worden afgeknepen tot een zeer hoge weerstand.As noted earlier, by controlling the ratio w / kF, the resistance of the element can be set to a certain value that depends only on universal nature constants. For example, if the element in the first embodiment is used, by varying the voltage on the gate electrode between about -2 V and -0.6 V, the resistance can be set stepwise to a value h / 2e ^ ~ 13 kΩ and fractions 1 / n with .8703113 PHN 12,380 11 n = 2.3, .. 10, thereof. By applying a strong negative voltage to the gate electrode, the channel can be completely pinched to a very high resistance.

In figuur 10 is een mogelijke toepassing van een element 5 volgens de uitvinding getoond, waarbij de cirkel met de twee punten een vervangingssymbool vormt van een element met puntvormige poortelektroden zoals ook in het element volgens figuur 1 is gebruikt. De twee gearceerde punten in de cirkel stellen de poortelektrode 10 voor, terwijl delijntjes aan weerszijden van de cirkel de stroomdoorvoeren 10 voorstellen. In deze toepassing zijn drie 30, 31, 32 van deze elementen in een brug van Wheatstone opgenomen samen met een te meten weerstand 33. De weerstand 33 kan bijvoorbeeld een thermistor zijn. Tijdens bedrijf wordt over de knooppunten A, B een spanning V gezet. De elementen 30, 31, 32 worden bijvoorbeeld zodanig afgesteld dat de 15 knooppunten C, D op eenzelfde potentiaal staan. De elementen 30, 31, 32 worden afgesteld door op hun poortelektroden 10 een geschikte spanning te zetten. Teneinde een fijnafstelling te bereiken is het element 32 samengesteld uit een aantal elementen 321-329, zie figuur 12. De elementen 321-325 zijn in serie geschakeld. De serieschakeling 321-325 20 is samen met de elementen 326-329 tussen de knooppunten B, C parallel geschakeld. De elementen 321-329 kunnen gestuurd worden door aan hun poortaanluitingen 351-359 een spanning aan te bieden. Door een geschikte combinatie van de verschillende aangeboden spanningen kan de weerstand van het gehele netwerk 32 gevarieerd worden tussen ongeveer 300 Ω en 65 25 kQ. Door het aantal elementen in het netwerk te vergroten kan desgewenst de nauwkeurigheid en het bereik van de brug worden verhoogd. Door een spanning aan de poortelektroden 351-359 van de elementen 321-329 aan te bieden, kunnen de elementen gestuurd worden.Figure 10 shows a possible application of an element 5 according to the invention, wherein the circle with the two points forms a replacement symbol of an element with point-shaped gate electrodes as also used in the element according to Figure 1. The two hatched points in the circle represent the gate electrode 10, while the lines on either side of the circle represent the current passages 10. In this application, three 30, 31, 32 of these elements are included in a Wheatstone bridge along with a resistor 33 to be measured. Resistor 33 may be, for example, a thermistor. A voltage V is applied across nodes A, B during operation. For example, the elements 30, 31, 32 are adjusted such that the 15 nodes C, D are at the same potential. The elements 30, 31, 32 are adjusted by applying a suitable voltage to their gate electrodes 10. In order to achieve a fine adjustment, the element 32 is composed of a number of elements 321-329, see figure 12. The elements 321-325 are connected in series. The series circuit 321-325 20 is connected in parallel with the elements 326-329 between the nodes B, C. Elements 321-329 can be controlled by applying voltage to their gate terminals 351-359. By a suitable combination of the different voltages offered, the resistance of the entire network 32 can be varied between approximately 300 Ω and 65 kΩ. By increasing the number of elements in the network, the accuracy and range of the bridge can be increased if desired. By applying a voltage to the gate electrodes 351-359 of the elements 321-329, the elements can be controlled.

De elementen 30, 31, 321-329 kunnen allen in eenzelfde 30 halfgeleiderlichaam worden geïntegreerd, eventueel in combinatie met andere schakelelementen zoals bijvoorbeeld HEM-transistoren. Hierbij vervalt de noodzaak om voor ieder element afzonderlijk elektrische aansluitingen 8, 9 aan te brengen. De aan-en afvoergebieden 18, 19 kunnen zodanig worden gedefinieerd dat zij mede voor de doorverbinding 35 van de elementen kunnen zorgdragen. Dit heeft als voordeel dat de invloed van de contactweerstand kan worden gereduceerd.The elements 30, 31, 321-329 can all be integrated in the same semiconductor body, optionally in combination with other switching elements such as, for example, HEM transistors. This eliminates the need to make electrical connections 8, 9 for each element separately. The supply and discharge areas 18, 19 can be defined in such a way that they can also provide for the through-connection of the elements. This has the advantage that the influence of the contact resistance can be reduced.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt .8703119 0 0 PHN 12.380 12 tot de hier beschreven uitvoeringsvoorbeelden, maar dat binnen het kader van de uitvinding voor de vakman nog vele variaties mogelijk zijn. Zo kunnen desgewenst de aansluitingen 8, 9 verder dan de gemiddelde vrije weglengte uit elkaar liggen. Indien de lengte van het kanaal kleiner 5 is dan de gemiddelde vrije weglengte blijft het transport in het kanaal ballistich en de weerstand gequantiseerd, maar voor de totale weerstand van het element dient een serieweerstand van de aansluitingen te worden toegevoegd.It will be clear that the invention is not limited to the exemplary embodiments described here, but that many variations are still possible for the skilled person within the scope of the invention. If desired, the connections 8, 9 can thus be further apart than the average free path length. If the length of the channel is less than the average free path length, the transport in the channel remains ballistic and the resistance is quantized, but for the total resistance of the element, a series resistance of the connections must be added.

In de hiervoor gegeven beschrijving van het effect is 10 uitgegaan van een temperatuur van ongeveer 1,4 K, i.e. een temperatuur die veel lager ligt dan de Fermi-temperatuur, circa 100 K, van het elektronengas in de beschreven uitvoeringsvoorbeelden. Bij deze temperatuur konden 10 stappen in de conductantie van het kanaal worden onderscheiden. Indien minder onderscheidbare stappen nodig zijn, kan 15 desgewenst een hogere temperatur worden gekozen. Naarmate de temperatuur stijgt wordt door thermische spreiding het onderscheid tussen de verschillende toegestane waarden van de tranversale component van de golfvector kleiner, waardoor, zoals reeds eerder is opgemerkt, minder stappen kunnen worden onderscheiden.In the above description of the effect, a temperature of about 1.4 K, i.e. a temperature which is much lower than the Fermi temperature, about 100 K, of the electron gas in the described embodiments is assumed. At this temperature, 10 steps in the conductance of the channel could be distinguished. If less distinguishable steps are required, a higher temperature may be selected if desired. As the temperature rises, thermal spreading reduces the distinction between the different allowable values of the tranversal component of the wave vector, so that, as noted previously, fewer steps can be distinguished.

20 In plaats van een lagenstruktuur met een GaAs-AlGaAs hetero-overgang kunnen ook andere materialen worden toegepast, zoals bijvoorbeeld HgCdTe of Bi. Ook is de werking van het element niet beperkt tot een twee-dimensionaal elektronengas, maar kan ook een driedimensionaal elektronengas worden toegepast met een kanaal dat in twee 25 dimensies begrensd wordt.Instead of a layer structure with a GaAs-AlGaAs hetero transition, other materials can also be used, such as, for example, HgCdTe or Bi. Also, the operation of the element is not limited to a two-dimensional electron gas, but a three-dimensional electron gas can also be used with a channel that is limited in two dimensions.

Ook is toepassing mogelijk van een MIS (Metal-Insulator-Semiconductor)-inrichting van het verarmings- of verrijkings-type, met een poortelektrode die van een halfgeleiderlichaam is gescheiden door een dunne isolerende laag. Nabij het grensvlak van de isolerende 30 laag en het halfgeleiderlichaam kan zich een inversielaag bevinden met een geringe dikte, die zich praktisch als een twee-dimensionaal ladingsdragergas gedraagt. Met de poortelektrode kan de dichtheid van de ladingsdragers in het gas geregeld worden. Bovendien kan de poortelektrode van een insnoering worden voorzien, die eventueel 35 een opening in de poortelektrode vormt en die een smal en kort kanaal volgens de uitvinding in de inversielaag definieert. Door het kanaal wordt de inversielaag in twee gebieden verdeeld, die met elkaar in . 87 031 1 9 PHN 12.380 13 % verbinding staan via het kanaal. Het halfgeleiderlichaam kan in deze uitvoering van ieder gewenst materiaal zijn, zoals bijvoorbeeld silicium.It is also possible to use an MIS (Metal-Insulator-Semiconductor) device of the depletion or enrichment type, with a gate electrode separated from a semiconductor body by a thin insulating layer. Near the interface of the insulating layer and the semiconductor body there may be an inversion layer of low thickness which behaves practically as a two-dimensional charge carrier gas. The density of the charge carriers in the gas can be controlled with the gate electrode. In addition, the gate electrode can be constricted, which optionally forms an opening in the gate electrode and defines a narrow and short channel according to the invention in the inversion layer. Through the channel, the inversion layer is divided into two areas, which are interrelated. 87 031 1 9 PHN 12.380 13% connection are through the channel. The semiconductor body in this embodiment can be of any desired material, such as, for example, silicon.

In de toepassing getoond in figuur 10 en 11 maakt het 5 element deel uit van een spanningsdeler in een brugschakeling. Het element kan echter ook worden toegepast in andere schakelingen, zoals bijvoorbeeld in een programmeerbaar RC-filter of in oscillatoren met afstembare RC-tijden. De stapsgewijze verandering van de conductantie van het element maakt het element ook uitermate geschikt voor toepassing 10 in een analoog-digitaal omzetter, waarbij het analoge signaal aan de poortelektrode wordt toegevoerd en door het element in een aantal discrete niveaus wordt opgedeeld. Deze niveaus kunnen door verdere signaalverwerkende circuits bijvoorbeeld in een binair getal kunnen worden omgezet.In the application shown in Figures 10 and 11, the element is part of a voltage divider in a bridge circuit. However, the element can also be used in other circuits, such as, for example, in a programmable RC filter or in oscillators with tunable RC times. The stepwise change in the conductance of the element also makes the element ideal for use in an analog-to-digital converter, where the analog signal is applied to the gate electrode and is divided into a number of discrete levels by the element. These levels can, for example, be converted into a binary number by further signal processing circuits.

.8703119.8703119

Claims (20)

1. Element voor toepassing in een elektrische schakeling, omvattende een laag of lagenstruktuur waarin een meer-dimensionaal ladingsdragergas gevormd kan worden en waarin zich twee gebieden bevinden die via een kanaal met elkaar in verbinding staan voor 5 transport van ladingsdragers, met het kenmerk, dat het kanaal een lengte heeft die kleiner is dan de gemiddelde vrije weglengte van de ladingsdragers in het ladingsdragergas en dat het kanaal een breedte heeft die van dezelfde orde van grootte is als de golflengte van de ladingsdragers aan het Fermi-niveau, waardoor bij een zodanige 10 temperatuur dat het ladingsdragergas althans nagenoeg volledig ontaard is, quantisatie van de conductantie van het kanaal optreedt.An element for use in an electrical circuit, comprising a layer or layer structure in which a multidimensional charge carrier gas can be formed and in which there are two regions which are connected via a channel for the transport of charge carriers, characterized in that the channel has a length less than the mean free path length of the charge carriers in the charge carrier gas and that the channel has a width of the same order of magnitude as the wavelength of the charge carriers at the Fermi level, so that at such a 10 temperature that the charge carrier gas is at least almost completely degenerate, quantization of the conductance of the channel occurs. 2. Element volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de lengte van het kanaal eveneens van dezelfde orde van grootte is als de golflengte van de ladingsdragers aan het Fermi-niveau. 15Element according to claim 1, characterized in that the length of the channel is also of the same order of magnitude as the wavelength of the charge carriers at the Fermi level. 15 3) Element volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat aan de uiteinden van het kanaal elektrische aansluitingen aanwezig zijn, waarbij de afstand tussen de aansluitingen kleiner is dan de vrije weglengte van de ladingsdragers.3) Element according to claim 1 or 2, characterized in that electrical connections are present at the ends of the channel, the distance between the connections being less than the free path length of the charge carriers. 4. Element volgens conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk dat 20 middelen aanwezig zijn om bij een zodanige temperatuur dat het ladingsdragergas althans nagenoeg volledig ontaard is, de verhouding jj[ te variëren vanaf de waarde j over veelvouden daarvan, waarbij w de breedte van het kanaal is en λρ de golflengte van de ladingsdragers aan het Fermi-niveau weergeeft. 254. Element according to claim 1, 2 or 3, characterized in that means are present for varying the ratio jj [from the value j over multiples thereof, at w temperature such that the charge carrier gas is at least substantially degenerated. of the channel and λρ represents the wavelength of the charge carriers at the Fermi level. 25 5) Element volgens conclusie 4 met het kenmerk dat door de middelen de dichtheid van het ladingsdragergas instelbaar is.The element according to claim 4, characterized in that the density of the charge carrier gas is adjustable by the means. 6. Element volgens conclusie 4 of 5 met het kenmerk dat met de middelen de breedte van het kanaal regelbaar is.Element according to claim 4 or 5, characterized in that the width of the channel is adjustable with the means. 7. Element volgens conclusie 6 met het kenmerk dat de 30 middelen een poortelektrode omvatten om het kanaal vanaf ten minste een zijde te depleren en om, door modulatie van het gedepleerde gebied, de breedte van het kanaal te regelen.7. Element according to claim 6, characterized in that the means comprise a gate electrode for depleting the channel from at least one side and for controlling the width of the channel by modulating the depleted region. 8. Element volgens conclusie 7 met het kenmerk dat de poortelektrode van een opening is voorzien die de breedte van het kanaal 35 bepaalt.Element according to claim 7, characterized in that the gate electrode is provided with an opening which determines the width of the channel 35. 9. Element volgens conclusie 8 met het kenmerk dat de poortelektrode twee naar elkaar toegerichte punten bevat, waartussen de . 87031 1 9 * PHN 12.380 15 opening zich bevindt.Element according to claim 8, characterized in that the gate electrode has two points facing each other, between which the. 87031 1 9 * PHN 12.380 15 opening is located. 10} Element volgens conclusie 7, 8 of 9 met het kenmerk dat de laag of lagenstruktuur halfgeleidermateriaal omvat en dat de poortelektrode een elektrode van het Schottky-type is. 5Element according to claim 7, 8 or 9, characterized in that the layer or layer structure comprises semiconductor material and that the gate electrode is a Schottky type electrode. 5 11) Element volgens een der conclusies 1 t/m 5 met het kenmerk dat het kanaal een vaste breedte heeft.The element according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the channel has a fixed width. 12. Element volgens een of meer de voorafgaande conclusies met het kenemrk dat de laag of lagenstruktuur ter plaatse van het kanaal van een wigvormige insnoering is voorzien. 10Element according to one or more of the preceding claims, characterized in that the layer or layer structure is provided with a wedge-shaped constriction at the location of the channel. 10 13) Element volgens conclusie 12 met het kenmerk dat ter plaatse van de insnoering de laag of lagenstruktuur is weggeetst.Element according to claim 12, characterized in that the layer or layer structure is omitted at the location of the constriction. 14. Element volgens conclusie 12 met het kenmerk dat ter plaatse van de insnoering de laag of lagenstruktuur elektrisch isolerend is gemaakt.Element according to claim 12, characterized in that the layer or layer structure is made electrically insulating at the location of the constriction. 15 15) Element volgens een of meer der voorafgaande conclusies met het kenmerk dat de lagenstruktuur een intrinsieke laag van een eerste halfgeleidermateriaal en een daaraan grenzende gedoteerde laag van een tweede halfgeleidermateriaal omvat waarbij het tweede halfgeleidermateriaal een grotere bandafstand heeft dan het eerste 20 halfgeleidermateriaal en waarbij aan een grensvlak van beide lagen een praktisch tweedimensionaal ladingsdragergas wordt gevormd.15) An element according to any one or more of the preceding claims, characterized in that the layer structure comprises an intrinsic layer of a first semiconductor material and an adjacent doped layer of a second semiconductor material, wherein the second semiconductor material has a greater band gap than the first semiconductor material and wherein a practical two-dimensional charge carrier gas is formed at an interface of both layers. 16. Element volgens conclusie 15 met het kenmerk dat de laag van het tweede halfgeleidermateriaal een gedoteerde en een ongedoteerde deellaag omvat en dat de ongedoteerde deellaag tussen de gedoteerde 25 deellaag en de laag van het eerste halfgeleidermateriaal ligt.16. Element according to claim 15, characterized in that the layer of the second semiconductor material comprises a doped and an undoped partial layer and that the undoped partial layer lies between the doped partial layer and the layer of the first semiconductor material. 17. Element volgens conclusie 15 of 16 met het kenmerk dat de gedoteerde laag de lagen aluminiumgalliumarsenide en de intrinsieke laag galliumarsenide omvat, waarbij aan het grensvlak een praktisch tweedimensionaal elektronengas wordt gevormd. 30Element according to claim 15 or 16, characterized in that the doped layer comprises the layers of aluminum gallium arsenide and the intrinsic layer of gallium arsenide, wherein a practically two-dimensional electron gas is formed at the interface. 30 18) Element volgens een of meer der voorafgaande conclusies met het kenmerk dat het element een weerstandselement, in het bijzonder voor toepassing in een spanningsdeler, vormt.Element according to one or more of the preceding claims, characterized in that the element forms a resistance element, in particular for use in a voltage divider. 19. Element volgens een of meer der conclusies 6 t/m 10 met het kenmerk dat het element deel uitmaakt van een analoog-digitaal 35 omzetter waarbij de poortelekrode is voorzien van middelen waarmee een analoog ingangssignaal kan worden toegevoerd en waarbij detectiemiddelen aanwezig zijn om door het ingangssignaal veroorzaakte stapsgewijze . 87031 1 9 PHN 12.380 16 veranderingen in de conductantie van het kanaal te bepalen die een maat vormen voor een digitaal uitgangssignaal.19. Element as claimed in one or more of the claims 6-10, characterized in that the element forms part of an analog-digital converter, wherein the gate electrode is provided with means with which an analog input signal can be supplied and wherein detection means are present to detect the input signal produced step by step. 87031 1 9 PHN 12.380 16 determine changes in the conductance of the channel that are a measure of a digital output signal. 20. Element volgens een of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat het element is voorzien van tenminste een aansluiting 5 waarmee althans nagenoeg stroomloos een spanningsval over het kanaal kan worden gemeten. . 87 031 1 920. Element according to one or more of the preceding claims, characterized in that the element is provided with at least one connection 5 with which a voltage drop across the channel can be measured at least practically without current. . 87 031 1 9
NL8703119A 1987-12-23 1987-12-23 ELEMENT FOR APPLICATION IN AN ELECTRICAL CIRCUIT. NL8703119A (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8703119A NL8703119A (en) 1987-12-23 1987-12-23 ELEMENT FOR APPLICATION IN AN ELECTRICAL CIRCUIT.
EP88202937A EP0324999A3 (en) 1987-12-23 1988-12-19 Semiconductor device having a constricted current path
KR88017001A KR970008454B1 (en) 1987-12-23 1988-12-20 Element for use in electronic circuit
CN88109179A CN1033908A (en) 1987-12-23 1988-12-20 Circuit element
US07/288,063 US4996570A (en) 1987-12-23 1988-12-20 Semiconductor structure having a conductive channel
JP63323778A JPH07109884B2 (en) 1987-12-23 1988-12-23 Semiconductor device used for electric circuit

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8703119 1987-12-23
NL8703119A NL8703119A (en) 1987-12-23 1987-12-23 ELEMENT FOR APPLICATION IN AN ELECTRICAL CIRCUIT.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8703119A true NL8703119A (en) 1989-07-17

Family

ID=19851144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8703119A NL8703119A (en) 1987-12-23 1987-12-23 ELEMENT FOR APPLICATION IN AN ELECTRICAL CIRCUIT.

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4996570A (en)
EP (1) EP0324999A3 (en)
JP (1) JPH07109884B2 (en)
KR (1) KR970008454B1 (en)
CN (1) CN1033908A (en)
NL (1) NL8703119A (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0441156B1 (en) * 1990-01-23 1996-01-03 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Electron-wave coupled semiconductor switching device
DE4020813A1 (en) * 1990-01-23 1991-07-25 Max Planck Gesellschaft ELECTRONIC SHAFT COUPLED SEMICONDUCTOR SWITCHING ELEMENT
NL9000698A (en) * 1990-03-24 1991-10-16 Koninkl Philips Electronics Nv ELEMENT FOR APPLICATION IN AN ELECTRICAL CIRCUIT.
JPH0411784A (en) * 1990-04-28 1992-01-16 Fujitsu Ltd Quantum point contact device and manufacture thereof
DE4020193A1 (en) * 1990-06-25 1992-01-02 Siemens Ag FIELD EFFECT TRANSISTOR
EP0480354B1 (en) * 1990-10-08 1997-02-26 Canon Kabushiki Kaisha Electron wave interference device and related method for modulating an interference current
JPH0486104U (en) * 1990-11-30 1992-07-27
EP0517647A3 (en) * 1991-06-04 1993-07-21 Fujitsu Limited Quantum semiconductor device that uses a quantum point contact for producing a quantum mechanical carrier wave with directivity
US5828079A (en) * 1992-06-29 1998-10-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Field-effect type superconducting device including bi-base oxide compound containing copper
JP3182892B2 (en) * 1992-07-03 2001-07-03 松下電器産業株式会社 Method of manufacturing quantum device
US6054719A (en) * 1995-04-20 2000-04-25 Damilerchrysler Ag Composite structure of an electronic component
JP4119950B2 (en) * 2000-09-01 2008-07-16 独立行政法人科学技術振興機構 Electronic device capable of controlling conductance
KR100746823B1 (en) * 2006-08-29 2007-08-06 동부일렉트로닉스 주식회사 Semiconductor device and method for measuring analog channel resistance thereof
CN107180867B (en) * 2017-06-14 2023-08-29 中国科学技术大学 Semiconductor quantum device and preparation method thereof
CN115172366A (en) * 2022-09-05 2022-10-11 晶通半导体(深圳)有限公司 Gallium nitride device of monolithic integrated voltage divider

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1121653A (en) * 1964-07-31 1968-07-31 Nat Res Dev Field effect transistors
US4112455A (en) * 1977-01-27 1978-09-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Field-effect transistor with extended linear logarithmic transconductance
JPS57181159A (en) * 1981-04-30 1982-11-08 Toshiba Corp Transistor
JPS584979A (en) * 1982-04-05 1983-01-12 Nec Corp Field-effect transistor
JPS58218175A (en) * 1982-06-12 1983-12-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Field-effect transistor
JPS595675A (en) * 1982-07-01 1984-01-12 Fujitsu Ltd Semiconductor device
US4739385A (en) * 1982-10-21 1988-04-19 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Modulation-doped photodetector
JPS59149063A (en) * 1983-02-16 1984-08-25 Nec Corp Semiconductor device
FR2561822B1 (en) * 1984-03-23 1986-06-27 Thomson Csf SEMICONDUCTOR DEVICE WITH LOW WASTE VOLTAGE FIELD EFFECT
GB2166286B (en) * 1984-10-26 1988-07-20 Stc Plc Photo-detectors
JPS61159769A (en) * 1985-01-07 1986-07-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Field-effect transistor
NL8500218A (en) * 1985-01-28 1986-08-18 Philips Nv SEMICONDUCTOR DEVICE WITH TWO-DIMENSIONAL CARRIER GAS.
EP0225566A3 (en) * 1985-12-03 1989-07-26 Itt Industries, Inc. Permeable gate transistor
JPS62200772A (en) * 1986-02-28 1987-09-04 Sony Corp Semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
KR970008454B1 (en) 1997-05-24
US4996570A (en) 1991-02-26
JPH022641A (en) 1990-01-08
JPH07109884B2 (en) 1995-11-22
EP0324999A3 (en) 1990-02-28
CN1033908A (en) 1989-07-12
KR890011098A (en) 1989-08-12
EP0324999A2 (en) 1989-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL8703119A (en) ELEMENT FOR APPLICATION IN AN ELECTRICAL CIRCUIT.
GB2261989A (en) Semiconductor switching device with quantised resistance
KR910017689A (en) Superconducting Optical Functional Device
JPH01146390A (en) Semiconductor device
US5375137A (en) Semiconductor laser device featuring group III and IV compounds doped with amphoteric impurity to vary electrical resistance according to direction of crystal plane
US4967113A (en) Surface-acoustic-wave convolver
US4957879A (en) Method of making a semiconductor laser using superlattice disordering
KR970005948B1 (en) Transistor comprising a 2-dimensional carrier gas collector situated between emitter &amp; gate
Immorlica et al. Velocity saturation in n‐type AlxGa1− xAs single crystals
US5396089A (en) Method of generating active semiconductor structures by means of starting structures which have a 2D charge carrier layer parallel to the surface
US3959808A (en) Variable stripe width semiconductor laser
JPH09116168A (en) Semiconductor device and its operation method
DE19727972A1 (en) Semiconductor substrate with temperature stabilised electronic circuit
GB2270590A (en) Semiconductor devices including field effect transistors
JPH03177085A (en) Multiple quantum hall element
US3440453A (en) Thin film tunneling device
US3390352A (en) Tunnel-effect semiconductor, used as an oscillator or amplifier, forms part of surface of waveguide or chamber
US3585414A (en) Continuously tunable varactor
NL1007048C2 (en) Superconducting element for a micro-electronic circuit.
JPH05343756A (en) Semiconductor coupled superconductive element
JPS63147382A (en) Resonance tunnel type negative resistance element
KR100228545B1 (en) Variable capacitance diode of semiconductor and the manufacturing method thereof
RU2062530C1 (en) Quantum-interference transistor
JP2739168B2 (en) Semiconductor three-terminal device
JPH01216587A (en) Optically bistable semiconductor laser

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed